無刷雙饋電機無源性控制方法研究.pdf

1、無刷雙饋電機（Brushless Doubly-Fed Machine，BDFM）具有運行可靠、所需變頻器容量小、轉(zhuǎn)速和功率因數(shù)可調(diào)等優(yōu)點，特別適用于變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)和變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)。然而，其控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制性能不佳仍然是阻礙其推廣應(yīng)用的關(guān)鍵問題之一。本文依托重慶大學(xué)輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國家重點實驗室自主研究項目，以籠型轉(zhuǎn)子BDFM為研究對象，對簡化其控制結(jié)構(gòu)、提高其控制性能進行了研究。
　　首先，簡要介紹了BDFM的

2、基本結(jié)構(gòu)和基本理論，并通過開環(huán)控制仿真驗證了籠型轉(zhuǎn)子BDFM的運行特點；其次，采用控制繞組由電流源型逆變器供電的方案，把籠型轉(zhuǎn)子BDFM的6階轉(zhuǎn)子速dq軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系數(shù)學(xué)模型降階為4階，進而建立了基于降階模型無轉(zhuǎn)矩估計的轉(zhuǎn)子磁場定向控制系統(tǒng)，簡化了控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的動態(tài)控制；第三，根據(jù)無源性控制的基本理論，建立了籠型轉(zhuǎn)子BDFM的歐拉-拉格朗日方程，從能量的角度分析了系統(tǒng)的無源性，進而提出了一種新的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速控制結(jié)構(gòu)，設(shè)計了相應(yīng)

3、的控制器，對其動態(tài)特性進行了仿真研究，并探討了參數(shù)變化對該控制方法的影響，結(jié)果表明無源性控制方法具有良好的動態(tài)性能；最后，對比分析了開環(huán)控制、基于降階模型無轉(zhuǎn)矩估計的轉(zhuǎn)子磁場定向控制、直接轉(zhuǎn)矩控制、無源性控制等不同控制策略的動態(tài)特性，結(jié)果表明，開環(huán)控制的調(diào)節(jié)時間長、超調(diào)量大，基于降階模型無轉(zhuǎn)矩估計的轉(zhuǎn)子磁場定向控制過渡平穩(wěn)但精度較低，直接轉(zhuǎn)矩控制的轉(zhuǎn)矩波動較大。綜合比較，無源性控制展現(xiàn)出更為優(yōu)良的動態(tài)控制性能。
　　本文的研究工作